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1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2v一、变压器v1变压器的构造：变压器是由_和绕在铁芯上的_组成的，如图所示v(1)原线圈：与_连接的线圈，也叫初级线圈v(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈2021/8/11 星期三3v2变压器的原理：电流通过原线圈时在铁芯中激发_，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生_，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流_是变压器工作的基础v3理想变压器：没有_的变压器，即_功率等于_功率2021/8/11 星期三4v5互感器v分为：电压互感器和电流互感器比较如下：电压互感器电流
2、互感器原线圈的连接_在高压电路中_在待测大电流电路中副线圈的连接连接_表连接_表互感器的作用将_变为_将_变成_测量工具用_表测低电压用_表测小电流2021/8/11 星期三5电压互感器电流互感器匝数比较高压电路的_大电流电路的_原理图2021/8/11 星期三6v二、电能的输送v1目的：输送电能v2关键：降低输电线上电能的损耗，P损_.v3降低输电损耗的两个途径v(2)减小输电导线中的_由PUI可知，当输送功率一定时，提高_可以减小输电电流2021/8/11 星期三7v4电网供电v(1)远距离高压输电v由于发电机本身的输出电压不可能很高，所以采用高压输电时，在发电站内需用_升压到几百千伏后再
3、向远距离送电，到达用电区再用_降到所需的电压v(2)电网：通过网状输电线、变电站，将许多电厂和广大用户连接起来，形成全国性或地区性的_v思考：在输电线路中升压变压器的原线圈和副线圈所用的导线哪个粗一些？(两线圈的导线材料相同)2021/8/11 星期三8v二、2.I2r3.电阻率小横截面积电流输送电压4.升压变压器降压变压器输电网络v思考：原线圈中的电压低电流大，应用粗一些的导线2021/8/11 星期三92021/8/11 星期三10理想变压器没有能量损失没有磁通量损失基本关系功率关系原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率P入P出电压关系原、副线圈的电压比等于匝数比，与负载情况、副线圈个数的多
4、少无关电流关系只有一个副线圈：电流和匝数成反比多个副线圈：由输入功率和输出功率相等确定电流关系频率关系原、副线圈中电流的频率相等制约关系电压副线圈电压U2由原线圈电压U1和匝数比决定功率原线圈的输入功率P1由副线圈的输出功率P2决定电流原线圈电流I1由副线圈电流I2和匝数比决定2021/8/11 星期三11v说明：(1)理想变压器的应用中要注意副线圈和原线圈功率相等这个特点，电流关系的推导应该以其为依据v(2)变压器的以上关系都是根据“口”字型的变压器推出的如果变压器不是“口”字型时，应根据变压器的原理及各线圈中磁通量的关系推导出各物理量的关系2021/8/11 星期三122021/8/11
5、星期三13v(2)输出电流I2决定输入电流I1，在输入电压一定的情况下，输出电压U2也被完全确定，当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大v(3)输出功率P2决定输入功率P1.理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1P2，在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器的输出功率P2I2U2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，变压器的输出功率P2I2U2增大，则输入功率P1也将增大2021/8/11 星期三14v2动态分析的思路程序可表示为v说明：(1)对于电源，原线圈相当于用电器；对于用电器，副线
6、圈相当于电源v(2)对理想变压器应注意能量守恒定律的应用2021/8/11 星期三15v1远距离高压输电的几个基本关系(以下图为例)v(1)功率关系vP1P2，P3P4，P2P线P3v(2)电压、电流关系2021/8/11 星期三16v说明：电流之间的关系最简单，I2、I3、I线中只要知道一个，另两个总与它相等因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口2021/8/11 星期三17v2关于远距离输电问题的处理思路v(1)首先画出输电线路示意图，最简单电路如图所示v(2)常见问题有两类：一类是正向题目，由发电机升压输电线降压用电器的顺序分析；另一类是由用电器到发电机的分析过程还有一类常见的中间突
7、破的题目，即由输电线上的功率损失求出输电线上的电流，也就是流过升压变压器副线圈和降压变压器原线圈的电流，再由理想变压器的工作原理推断发电和用电的问题 2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19v (2010全国)右图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯泡L两端的电压等于其额定电压为止且I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，P2表示灯泡消耗的电功率(这里的电流、电压均指有效值；电功率指平均值)下列四个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是()
8、2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三21v答案：BC2021/8/11 星期三22v跟踪训练1(2010重庆理综)一输入电压为220 V，输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕上5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 V按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()2021/8/11 星期三23vA1 100,360 B1 100,180vC2 200,180 D2 200,360v答案：B2021/8/11 星期三24v (2010天津理综)为
9、探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示当开关S闭合后()2021/8/11 星期三25vAA1示数变大，A1与A2示数的比值不变vBA1示数变大，A1与A2示数的比值变大vCV2示数变小，V1与V2示数的比值变大vDV2示数不变，V1与V2示数的比值不变v答案：AD2021/8/11 星期三26v点评：(1)关于理想变压器的动态分析问题一般有两种类型：负载电阻不变，原、副线圈的电压U1、U2不变，电流I1、I2，功率P1、P2随
10、匝数比的变化而变化；匝数比不变，原、副线圈的电压U1、U2不变，电流I1、I2，功率P1、P2随负载电阻的变化而变化v(2)无论哪种情况，处理此类问题的关键是分清变量和不变量，弄清理想变压器中各物理量之间的联系和相互制约关系2021/8/11 星期三27v跟踪训练2如图所示，一个理想变压器的输入电压U1保持不变，灯泡L2、L3、L4为副线圈的负载，当滑动变阻器R0的滑片向下移动时，则下列判断正确的是()vA灯L1变暗 B灯L2变亮vC灯L3变亮 D灯L4变暗2021/8/11 星期三28v答案：A2021/8/11 星期三29v (2010浙江理综)某水电站用总电阻为2.5 的输电线输电给50
11、0 km外的用户，其输出电功率是3106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()vA输电线上输送的电流大小为2.0105 AvB输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVvC若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kWvD输电线上损失的功率为PU2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻2021/8/11 星期三30v答案：B2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32v跟踪训练3某小型实验水电站输出功率是20 kW，输电线路总电阻是6.v(1)若采用380 V输电，求输电线路损耗的功率v(2)若改用5 000 V高压输电，用户端利用n1n2221的变
12、压器降压，求用户得到的电压v答案：(1)16.6 kW(2)226.2 V2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三342021/8/11 星期三35v1(2010日照模拟)一理想变压器原、副线圈匝数比n1n2115.原线圈与正弦交变电源连接输入电压u如图所示副线圈仅接入一个10 的电阻则()vA流过电阻的电流是20 A2021/8/11 星期三36v答案：Dv解析：考查正弦交变电流有效值、最大值意义及理想变压器的相关知识由输入电压图象可知输入电压的有效值为220 V，故副线圈输出电压的有效值为100 V，接入副线圈的电阻为10，故电流有效值为10 A，A项错；与电阻并联的电压表
13、读数即为副线圈电压有效值100 V，B项错；根据QI2Rt1021060 J6104 J，C项错；由变压器输入功率等于输出功率可知，PIU101001 000 W，D项正确2021/8/11 星期三37v2一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时()vAI1减小，P1增大 BI1减小，P1减小vCI2增大，P2减小 DI2增大，P2增大v答案：Bv解析：考查理想变压器及其相关知识当副线圈接的可调电阻R增大时，变压器输出功率P2减小，导致变压器输入功率P1减小，原线圈中电流I
14、1减小2021/8/11 星期三38v3(2010南充模拟)如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1n241，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数是12毫安，那么安培表A2的读数是()2021/8/11 星期三39vA0 B3毫安vC48毫安 D与R值大小有关v答案：Av解析：当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速向右做切割磁感线运动时，原线圈中产生恒定的电流，不能在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中不会产生感应电流，A正确 2021/8/11 星期三40v4在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压
15、器铁芯的左右两个壁上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间臂已知线圈1、2的匝数之比n1n221，在不接负载的情况下()2021/8/11 星期三41vA当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为110 VvB当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压为55 VvC当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为220 VvD当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压为110 Vv答案：BD2021/8/11 星期三42v解析：因为理想变压器原、副线圈电压之比(U1/U2)等于线圈中产生的感应电动势之比(E1/E2)，所以当从线圈1输入电压U12
16、20 V时，由2021/8/11 星期三43v5(2010厦门模拟)关于远距离输电，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()vA升压变压器原线圈中的电流与用户电器设备消耗的功率无关vB输电线路中的电流只由升压变压器的匝数比决定vC当用户消耗的总功率增大时，输电线上损失的功率增大vD升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压2021/8/11 星期三44v答案：Cv解析：因输入功率等于输出功率，而发电机输出的电压不变，所以选项AB错误；当用户消耗的总功率增大时，输电线中的电流增大，根据PI2R，输电线上损耗的功率增大，选项C正确；因为输电线上也有电压降，所以升压变压器输出电压不等于降压
17、变压器的输入电压，选项D错误2021/8/11 星期三45v6如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n1n2n31051，其中n1接到220 V的交流电源上，n2和n3分别与电阻R2、R3组成闭合回路已知通过电阻R3的电流I32 A，电阻R2110，求通过电阻R2的电流和通过原线圈的电流2021/8/11 星期三46v答案：1 A0.7 Av解析：闭合铁芯中磁通量的变化率处处相同，对绕在同一铁芯上的线圈来说，每一匝产生的电动势相同，所以有U1U2U3n1n2n3.v根据功率关系P1P2P3，则有U1I1U2I2U3I3.v由此可见I1/I2并不等于n2/n1.2021/8/11 星期三472021/8/11 星期三48